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離子交換樹(shù)脂的基本性能包括以下幾個(gè)方面,現(xiàn)分別簡(jiǎn)述如下:
新的樹(shù)脂因結(jié)構(gòu)、基團(tuán)、離子形態(tài)、制造工藝等因素的不同,而有黃色、褐色、白色、棕色、黑色、灰色等各種顏色,以滿(mǎn)足具體使用中不同場(chǎng)合的需要。常用水處理用的樹(shù)脂外觀一般為:凝膠型的苯乙烯系樹(shù)脂一般為透明的淡黃色顆粒;而大孔樹(shù)脂則為不透明(或微透明)顆粒;大孔苯乙烯系陽(yáng)樹(shù)脂一般為淡黃色或淡灰褐色顆粒,大孔苯乙烯系陰樹(shù)脂為白色顆粒;丙烯酸系的樹(shù)脂為白色或乳白色顆粒。同一種樹(shù)脂在不同的離子形態(tài)時(shí)會(huì)發(fā)生顏色上的變化,如001x7樹(shù)脂由再生態(tài)到失效態(tài)時(shí)的顏色是由深到淡,由失效態(tài)到再生態(tài),又由淡到深。這種變化是可以逆轉(zhuǎn)的。
樹(shù)脂受污染時(shí),其顏色也會(huì)發(fā)生根本性的變化,其顏色的變化程度一般與樹(shù)脂受污染的程度成正比,并且較難逆轉(zhuǎn)。因此,樹(shù)脂在使用的過(guò)程中,要隨時(shí)留意其顏色上的變化,以判斷樹(shù)脂污染的程度。如201x7樹(shù)脂受鐵或有機(jī)物污染時(shí),顏色變深甚至黑褐色。001x7樹(shù)脂受氧化劑破壞時(shí),其樹(shù)脂交聯(lián)和交換基團(tuán)都將被氧化,樹(shù)脂的顏色也將變淡,樹(shù)脂體積增大,由此樹(shù)脂易碎和體積交換容量下降。
樹(shù)脂的粒度大小和均勻性,對(duì)運(yùn)行的影響較大。粒度大,比表面積就小,交換速度就慢;粒度太小,雖然交換速度快,但是,運(yùn)行時(shí)的阻力又大;因此,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)不同的交換器床型(不同床型的運(yùn)行流速不同)相對(duì)應(yīng)的樹(shù)脂型號(hào),規(guī)定了相對(duì)較合理的粒徑范圍(參考國(guó)標(biāo))。
樹(shù)脂在干燥的狀態(tài)下(惰性樹(shù)脂除外),遇水會(huì)迅速膨脹。因此,當(dāng)樹(shù)脂脫水時(shí),不能直接與水接觸,而要用飽和的食鹽水浸泡,減緩膨脹速度,防止樹(shù)脂的破裂。
樹(shù)脂不同的交聯(lián)度,其膨脹系數(shù)也不同,體積改變率的大小與交聯(lián)度成反比。交換容量的大小與溶脹率成正比。
可交換離子價(jià)數(shù)越高,溶脹率越小。同價(jià)離子,水合能力越強(qiáng),溶脹率越大。
當(dāng)然,樹(shù)脂轉(zhuǎn)型膨脹率的規(guī)律在實(shí)際的應(yīng)用中較為復(fù)雜,因?yàn)樗嵌喾N離子間的交換。但這些規(guī)律的掌握,對(duì)設(shè)計(jì)不同交換器床型預(yù)留的膨脹空間具有重要的參考價(jià)值(尤其像雙室固定床、雙室浮動(dòng)床等)。
一定離子型態(tài)的樹(shù)脂其顆粒內(nèi)所含的平衡水量是該樹(shù)脂的固有特性。同種樹(shù)脂,不同的離子型態(tài),其含水量也是不同的。為此,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)也規(guī)定了各種樹(shù)脂在特定的離子型態(tài)下的含水量。樹(shù)脂在使用的過(guò)程中,隨著各種因素對(duì)樹(shù)脂的損害,其含水量也會(huì)發(fā)生變化。因此,樹(shù)脂含水量的變化大小,也是判斷樹(shù)脂受損性程度的依據(jù)之一。
樹(shù)脂的密度是其使用中經(jīng)常要用的數(shù)據(jù)。由于樹(shù)脂基本上都是在濕態(tài)下運(yùn)行,所以最常用的是濕真密度和濕視密度兩種。
濕真密度是指單位真體積濕態(tài)樹(shù)脂的質(zhì)量。真體積是指樹(shù)脂顆粒本身所占有的體積,不包括顆粒間空隙的體積。
同批樹(shù)脂,不同的粒徑,其濕真密度是相同的。濕真密度決定樹(shù)脂的沉降速度,也直接影響反洗膨脹率的特性。因此,在對(duì)反洗分層有嚴(yán)格要求的混床、雙層床、三層床樹(shù)脂,對(duì)其濕真密度也有較嚴(yán)格的范圍要求。
濕視密度是指單位視體積濕態(tài)樹(shù)脂的質(zhì)量。視體積也稱(chēng)堆積體積或表觀體積,它包含樹(shù)脂顆粒本身的固有體積及顆粒間的空隙體積。同批樹(shù)脂,不同的粒度,其濕視密度是不同的。樹(shù)脂裝填時(shí)重量和體積之間的換算,都是用濕視密度來(lái)進(jìn)行換算的。
根據(jù)濕真密度和濕真密度,可以按下式估算出樹(shù)脂層里的空隙率:
P=1-d視/d真
式中:P指樹(shù)脂的空隙率;
d視指樹(shù)脂的視密度;
d真指樹(shù)脂的真密度;
樹(shù)脂的交換容量有多種表示方法,最常用的有重量全交換容量、體積全交換容量、工作交換容量等。全交是反應(yīng)樹(shù)脂的固有的容量大小,是一個(gè)定值。而工交則是表現(xiàn)樹(shù)脂在實(shí)際工作時(shí)能力的大小,它是一個(gè)變量,由眾多的現(xiàn)場(chǎng)因素所決定,與工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備制作、操作方法、再生劑質(zhì)量、人為因素、介質(zhì)好壞等等因素相關(guān)聯(lián),后面將陸續(xù)介紹。
各種樹(shù)脂對(duì)溫度的承受范圍各不相同,超過(guò)此值,對(duì)其壽命就有一定的影響。在常溫(10-30℃)下,樹(shù)脂的基本性能不會(huì)發(fā)生改變,但在非常溫下,樹(shù)脂會(huì)發(fā)生一些改變。樹(shù)脂耐熱穩(wěn)定性的一般規(guī)律是:陽(yáng)樹(shù)脂要比陰樹(shù)脂的耐溫性要好;加成聚合的樹(shù)脂要比縮聚反應(yīng)制作的樹(shù)脂耐溫性要好;鹽型樹(shù)脂要比游離酸或游離堿型樹(shù)脂的耐溫要好(弱酸、弱堿樹(shù)脂除外);Ⅰ型強(qiáng)堿樹(shù)脂要比Ⅱ強(qiáng)堿樹(shù)脂的耐溫性要好;弱堿樹(shù)脂要比強(qiáng)堿樹(shù)脂的耐溫性要好;苯乙烯系樹(shù)脂要比丙烯酸系樹(shù)脂的耐溫性要好。
水處理最常用的幾種樹(shù)脂的一般要求(實(shí)際使用中并沒(méi)有這么高的溫度):
陽(yáng)樹(shù)脂的耐溫性較好,強(qiáng)酸陽(yáng)樹(shù)脂可耐120℃的溫度;弱酸陽(yáng)樹(shù)脂可控制在80℃;苯乙烯系的強(qiáng)堿樹(shù)脂的溫度不超過(guò)60℃,弱堿樹(shù)脂的溫度不超過(guò)80℃;丙烯酸系的強(qiáng)堿樹(shù)脂的溫度以不超過(guò)35℃為佳。
了解這些常用樹(shù)脂的耐溫特性,對(duì)在設(shè)計(jì)初期的樹(shù)脂的選型有一定的參考價(jià)值。
根據(jù)實(shí)際的經(jīng)驗(yàn),大孔樹(shù)脂的抗凍性?xún)?yōu)于凝膠型樹(shù)脂,凝膠型陰樹(shù)脂的抗凍性比陽(yáng)樹(shù)脂好;樹(shù)脂在水中的抗凍性比其置于空氣中要好。